ブタの麻酔中に皮質記録を繰り返すための慢性頭蓋窓法

この研究は、ブタの慢性皮質記録のためのスケーラブルで信頼性の高い方法を開発し、デバイスの故障と組織反応の課題に対処し、神経科学、診断、研究を改善することを目的としています。脳から情報を長期間抽出するために、現在のテクノロジーは、電極と脳の間に安定した信頼性の高いインターフェースを作成し、同じ神経集団からの一貫した信号を確保することに重点を置いています。皮質電図検査と頭蓋内記録は、通常、長時間の脳記録に使用されます。

これらの電極は同じ位置にとどまりますが、組織の反応とデバイスの故障により電極組織界面が変化します。まず、各耳と反対側の目の間に直線を引いて、前脛骨のポイントを特定します。ブレグマ ポイントは、これらの線の交点にあります。

メスでブレグマポイントのわずかに横方向に切開します。焼灼器を使用して、皮膚からの切開を続けます。滅菌ドレープを置いた後、メスで真皮のマークされた側に最初の切開を行います。

焼灼器を使用して、皮膚からの切開を続けます。レトラクターを配置した後、鉗子を使用して皮膚を持ち上げ、骨膜と皮下の間の無血管結合組織を切断して、後で縫合する柔軟性を提供します。皮膚の柔軟性を高めるために、もう 1 つのレトラクターを配置します。

丸みを帯びたドリルビットを使用して、矢状縫合線の正面と正中線縫合糸の外側に直径10ミリメートルの穴を開けます。硬膜が見えるようになったら、より小さなドリルビットに切り替えて、硬膜レベルで穴の幅を最大にします。ロンジュールを使用して穴の端をクリップします。

頭蓋窓がドリルで開けた穴に完全に収まり、隙間なく底に届くことを確認し、適切な深さを決定します。頭蓋窓を所定の位置に保持しながら、ハンドドリルでネジ穴の位置に印を付けます。頭蓋窓を取り外し、マークされた穴を少なくとも4ミリメートルの深さまでドリルで開けます。

次に、頭蓋窓を元に戻します。バタフライ輸液セットから針を取り外した後、鈍いバタフライを使用して頭蓋窓を通るネジ穴の深さを測定します。同じ長さのネジを穴に挿入して締めます。

頭蓋骨に穴を開けて硬膜に触れるネジの下にUコネクタを配置します。神経経路に垂直に約2センチメートル離して2本の針を挿入します。挿入点から約3センチ離れたところで、もう一度皮膚に穴を開けます。

クーナーワイヤーを針に通し、針を取り外し、ワイヤーを部分的に皮膚の下に残します。マイクロ皮質電図電極をアルコールに浸した後、ZIF-Clipヘッドステージに置きます。マイクロマニピュレーターを使用し、綿棒でそっとガイドし、マイクロ皮質電図電極を所定の位置に持っていきます。

クロコダイルコネクタを使用して、電極のアース線をアースネジに接続します。滅菌ガーゼを電極の上に置き、組織のしっかりとした接触を維持します。組織の乾燥を防ぐために、ガーゼに体温生理食塩水を滴下します。

次に、末梢線を介して尺骨神経に電気刺激を加え、前肢の小さな動きを誘発します。自発的および誘発された脳信号をプレビューします。頭蓋窓キャップを取り付けて頭蓋窓を閉じ、頭蓋窓に正確にフィットし、追加の固定が不要になるようにします。

頭蓋窓キャップの上に抗生物質ポーチを置きます。5〜10ミリメートル離して配置する単一の吸収性縫合糸を備えた埋設垂直マットレス技術を使用して、皮膚を皮下で閉じます。すべての縫合糸が配置された後、最後の3本の縫合糸を結びます。

次に、皮内縫合糸を連続的に配置し、切開部位の外側から1〜2センチメートルから始めて、皮膚の下から真皮層までトンネルを掘りますが、その表面の下にあります。刺激や縫合糸の緩みを防ぐために、外側の端に結び目を作ります。次に、切開部の反対側に達するまで、皮下縫合糸の間に連続縫合糸を配置します。

メスで真皮を正中線の少し外側に新たに切開します。焼灼器を使用して、皮膚からの切開を続けます。次に、骨膜を切開してインプラントが見えるようにします。

最後に、綿棒で穏やかに円を描くように動かし、硬膜が見えるまで開口部から結合組織を取り除きます。この図は、さまざまな時点で、さまざまな刺激条件下で記録されたイベント関連電位またはERPの安定性と変調を示しています。3つの時点で記録されたERPは、ほぼ同一の波形を示し、時間の経過とともに頭蓋窓技術の高い再現性を示しています。

ピーク振幅とチャネル間の変動はセッション間で安定しており、一貫した信号品質を示していますが、最初のセッションでのわずかな遅延は発達の変化を反映している可能性があります。高周波刺激により N1 ピーク振幅が大幅に向上し、痛みの感受性の増加に関連する神経可塑性変化に対する ERP 感受性が確認されました。このアプローチは、デバイスの故障や電極での反応を排除することで、永久インプラントに関連するリスクを軽減します。

これにより、録音の忠実度が向上し、信頼性の高い録音が可能になります。この方法はまた、研究コストを削減し、動物福祉を改善します。さらに、他の種に実装したり、他の脳領域にアクセスしたりすることができます。